导　　师： 杨卓如

学科专业： H1701

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 聚四氟乙烯覆铜板介电常数低、介质损耗因子小,是理想的高频微波介电材料。在高频、高速电子产品中,如移动通讯器材(手机,寻呼机)、卫星广播接受器、中转器、基地天线、及家庭电器连网等,其市场需求迅速增长,高频聚四氟乙烯覆铜板必将会得到广泛的应用。目前聚四氟乙烯覆铜板产品存在的主要问题是:机械性能如弯曲强度、硬度有待提高,热膨胀系数大、铜箔与基体树脂之间的粘接力小,这些缺点限制了产品的应用。国内自主开发的聚四氟乙烯覆铜板产品极少,绝大多数是从国外引进半成品或成品。因此,研究开发新型高性能聚四氟乙烯覆铜板产品有着重要的理论和实际意义。针对聚四氟乙烯与玻璃纤维界面粘接力差的情况,本论文从界面粘接机理、偶联剂的基础性能、树脂特性及工艺条件入手,阐明了偶联剂对复合材料弯曲强度的作用机理。结果表明,通过选择合适的表面处理剂Z6032处理玻璃纤维提高了玻璃纤维与树脂之间的界面结合,复合材料的弯曲强度、耐热性能得到了提高。F8261偶联剂理论上可以提高纤维与聚四氟乙烯树脂的粘接,实际上该偶联剂反而降低了界面接合。聚全氟乙丙烯与聚四氟乙烯分子结构相似,分子量低,熔融温度低,熔融状态下的流动性比聚四氟乙烯好,对金属的粘接力强。采用聚四氟乙烯乳液和聚全氟乙丙烯乳液共混改性的方法,可降低产品成型温度和压力。实验中考察了偶联剂的种类和用量、乳液配比、玻璃布的种类对覆铜板弯曲强度的影响,玻璃布含量对剥离强度的影响,以及树脂含量对电性能的影响。通过正交试验方法,以复合材料的弯曲强度为指标,深入研究了热压成型的工艺技术基础,并对工艺参数进行了优化,制出主要性能优于国外同类产品的实验室样品。同时对基板的介电常数和介质损耗因子的实验结果与理论预测进行了比较。氟树脂中的助剂对最终产品的性能有着重要的影响,利用热分析仪,对助剂热分解过程特性及热分解动力学进行了深入的研究。研究表明,助剂的热分解主要发生在两个区域,得到了两个区域的热分解动力学方程。为研究覆铜板加工成型过程中的烧结和热压提供理论指导。针对聚四氟乙烯热膨胀系数大的情况,利用空心玻璃微珠介电常数小、刚性大、热膨胀系数小等特点,将空心玻璃微珠与聚四氟乙烯湿法凝聚共混,制备高频微波复合介电材料。研究中考察了偶联剂种类和用量对玻璃微珠的分散性、复合材料拉伸强度和吸水率的影响,烧结工艺条件对拉伸强度的影响,玻璃微珠用量和种类对拉伸强度的影响,微珠用量对复合材料吸水率、电性能、热膨胀系数的影响等,结果表明用Z6032和F8261复配偶联剂处理玻璃微珠后,微珠在树脂中分散得比较均匀且拉伸强度佳。并得到了复合材料拉伸强度、热膨胀系数的理论计算关系式:综合空心玻璃微珠与短玻璃纤维各自的特点,提出用空心玻璃微珠和短玻璃纤维与聚四氟乙烯共混改性新思路,制备出短玻璃纤维与空心玻璃微珠填充改性聚四氟乙烯高频复合介电材料。探讨了乳液树脂与改性玻璃纤维、空心玻璃微珠的界面作用机理,发现偶联剂的类型、偶联剂的结构、温度、选用的溶剂、溶液的PH值、溶液浓度和溶液放置时间等是影响改性玻璃纤维表面上胶量的重要影响因素。当F8261硅烷偶联剂溶液浓度为2%左右时,上胶量基本上稳定为1%。经验公式和HalpinTsai模型能较好的预测复合材料的模量。应用Nielsen模型也能进行预测,预测结果基本与HalpinTsai模型相同,弹性模量的理论预测与实验结果基本吻合。而应用体视学强度分析模型进行的拉伸强度理论预测得不到实验证实。

关 键 词： 聚四氟乙烯 覆铜板 复合材料 空心玻璃微珠 玻璃纤维

分 类 号： [TN41]

领　　域： [电子电信]